JP4888801B2 - 電磁クラッチ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は電磁クラッチに関し、特に冷媒圧縮機のシャフトに駆動源からの駆動力を伝達する電磁クラッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は従来の電磁クラッチを示す縦断面図、図６は電磁クラッチの中心からの距離と接触面圧との関係を示す図である。
【０００３】
図６は半径方向外側の２つの吸引極の間に摩擦部材を配置した場合である。
【０００４】
この電磁クラッチは、シャフト１０２に固定されるハブプレート１０９と、シャフト１０２の軸周りに回転駆動されるロータ１０７と、ロータ１０７のフロント側端面の半径方向の外側から内側へ向かって配置された４つの吸引極１０７ａ〜１０７ｄと、ハブプレート１０９に設けられたアーマチュアプレート１１４と、通電停止時にアーマチュアプレート１１４を元の位置に復帰させるとともに、アーマチュアプレート１１４とハブプレート１０９との間に介在する弾性体１２０とを備えている。
【０００５】
アーマチュアプレート１１４は、ロータ１０７のフロント側端面と隙間を介して対向し、通電時に吸引極１０７ａ〜１０７ｄによって吸引され、ロータ１０７に吸着される。
【０００６】
従来の電磁クラッチには、４つの吸引極１０７ａ〜１０７ｄの面積を半径方向外側から内側へ向かってそれぞれａ，ｂ，ｃ，ｄとしたとき、面積ａ，ｂ，ｃ及びｄの間に、例えば
ａ：ｂ：ｃ：ｄ＝１：０．８：０．９：１．２
の関係が成立している。
【０００７】
ところで、近年電磁クラッチの軽量化の要求が高まり、電磁クラッチは年々小径化している。
【０００８】
そのため、ロータとアーマチュアプレートとの間の接触面積が低減し、図６に点線で示すように半径方向外側の吸引極の接触面圧が一点鎖線で示した市販の電磁クラッチのように高い接触面圧を得ることができないため、この電磁クラッチでは十分な伝達トルクを確保することは難くなる。
【０００９】
特に、大きな摩擦トルクを必要とするクラッチ起動時には十分な伝達トルクを確保することは一層難くなり、ロータとアーマチュアプレートとの間で安定した連結特性が得られないという問題がある。
【００１０】
これに対し、特開平９−２１００９６号公報には、内側アーマチュアが対向するロータに非磁性体を埋設して磁路を分割し、外側アーマチュアをロータに吸着させた後に内側アーマチュアをロータに吸着させて、クラッチ起動時に大きな摩擦トルクを確保して良好な連結特性を得る技術が開示されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開平９−２１００９６号公報に記載の電磁クラッチでは、アーマチュアを環状の空間を介して同心状に配置された内・外側アーマチュアで構成し、内・外側アーマチュアをそれぞれバネ荷重の異なる弾性材料で支持し、ロータに非磁性体を設けて磁路を分割するという複雑な構成が採用されている。
【００１２】
この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題は小径化によってロータとアーマチュアプレートとの間の接触面積が小さくなった場合であってもロータとアーマチュアプレートとの間に十分な摩擦トルクを発生させて安定した連結特性を得ることができ、しかも構成が簡単な電磁クラッチを提供することである。
【００１３】
上述の課題を解決するため請求項１に記載の発明は、シャフトに固定されるハブプレートと、前記シャフトの軸周りに回転駆動されるロータと、前記ロータのフロント側端面の半径方向へ配置された４つの吸引極と、前記ハブプレートに設けられるとともに、前記ロータのフロント側端面と隙間を介して対向し、通電時に前記吸引極に吸着されるアーマチュアプレートと、通電停止時に前記アーマチュアプレートを元の位置に復帰させる弾性体とを備えている電磁クラッチにおいて、前記４つの吸引極のうち、外側の２つの吸引極の面積は同じか、または内側を大きくし、さらに外側の２つの吸引極に対して、内側の２つの吸引極の面積は内側に向かうに従って大きくなるようにし、且つ前記外側の２つの吸引極の面積を前記内側の２つの吸引極の面積より小さくしたことを特徴とする。
【００１４】
通電時にアーマチュアプレートがロータに吸着されるとき、半径方向外側の２つの吸引極の磁束密度が大きくなり、磁界が強くなるため、半径方向外側の２つの吸引極の接触面圧が高くなり、摩擦トルクが大きくなる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明の電磁クラッチにおいて、前記４つの吸引極の面積を半径方向外側から内側へ向かってそれぞれａ，ｂ，ｃ，ｄとしたとき、前記面積ａ，ｂ，ｃ及びｄの間に
ａ≦ｂ＝ａ＋０．０５ａ
ａ＋０．１ａ＜ｃ＜ａ＋０．２ａ
ｃ＜ｄ＜ｃ＋０．３ｃ
の関係があることを特徴とする。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明の電磁クラッチにおいて、半径方向外側の２つの前記吸引極間に摩擦部材が配置されていることを特徴とする。
【００１７】
アーマチュアはロータに吸着されるだけでなく半径方向外側の２つの吸引極間に配置された摩擦部材と接触する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１はこの発明の一実施形態に係る電磁クラッチを示す正面図、図２は図１のII−II線に沿う断面図である。
【００２０】
電磁クラッチは、ハブプレート９と、ロータ７と、アーマチュアプレート１４と、ダンパーゴム（弾性体）２０とを備えている。
【００２１】
ロータ７は、ラジアル軸受５を介して冷媒圧縮機のハウジング１のボス部１ａに回転可能に支持され、かつ冷媒圧縮機のシャフト２を回転中心として図示しないエンジン（駆動源）からの回転力によって回転する。
【００２２】
ロータ７の外周面にはプーリ１２が一体に設けられ、プーリ１２には図示しないベルトが巻き掛けられ、ロータ７はベルトを介してエンジンのクランクシャフトに連結される。
【００２３】
アーマチュアプレート１４は、ハブプレート９を介してシャフト２に連結されている。
【００２４】
アーマチュアプレート１４の摩擦面１４ｆは、ロータ７の摩擦面（フロント側端面）７ｆに対して所定のギャップ（隙間）ｇを介して対向し、電磁コイル８への通電時に吸着される。ギャップｇは図３に描かれている。
【００２５】
電磁コイル８はロータ７の環状空間４に収容され、連結金具３を介してハウジング１に固定されている。電磁コイル８は環状のステータ８Ａに収容されている。
【００２６】
アーマチュアプレート１４は環状の空間Ｓを介して同心状に配置された外側アーマチュアプレート１４Ａと内側アーマチュアプレート１４Ｂとからなる。
【００２７】
ハブプレート９は外側環状部９Ａと内側環状部９Ｂとで構成されている。外側環状部９Ａはリベット１１によって外側アーマチュアプレート１４Ａに固定され、内側環状部９Ｂはボルト１０によってシャフト２に固定されている。
【００２８】
外側環状部９Ａと内側環状部９Ｂとの間には環状のダンパーゴム２０が固着されている。
【００２９】
図３は図２の電磁クラッチの部分拡大図、図４はロータの部分拡大図である。
【００３０】
ロータ７には、摩擦部材１３を介して外側アーマチュアプレート１４Ａと対向する磁束迂回用長孔１５ａが形成されている。
【００３１】
また、ロータ７には、内側アーマチュアプレート１４Ｂと対向する磁束迂回用長孔１５ｂが形成されている。
【００３２】
ロータ７の摩擦面７ｆには半径方向へ４つの吸引極７ａ〜７ｄが配置されている。
【００３３】
ロータ７の摩擦面７ｆには吸引極７ａと吸引極７ｂとの間に環状溝６が設けられ、環状溝６には摩擦部材１３が収容されている。なお、アーマチュアプレート１４の摩擦面１４ｆに環状溝６を設け、この環状溝６に摩擦部材１０を収容するようにしてもよい。
【００３４】
摩擦部材１３の一部はロータ７の摩擦面７ｆから所定量だけアーマチュアプレート１４側に向かって突き出ている。
【００３５】
４つの吸引極７ａ〜７ｄの面積を半径方向外側から内側へ向かってそれぞれａ，ｂ，ｃ，ｄとしたとき、面積ａ，ｂ，ｃ及びｄの間に
ａ≦ｂ＝ａ＋０．０５ａ
ａ＋０．１ａ＜ｃ＜ａ＋０．２ａ
ｃ＜ｄ＜ｃ＋０．３ｃ
の関係がある。
【００３６】
次に、上述の電磁クラッチの動作を説明する。
【００３７】
電磁コイル８が通電されていない状態では、ダンパーゴム２０の弾性力によってアーマチュアプレート１４がロータ７の摩擦面７ｆから所定の隙間ｇ（図３参照）だけ離れた位置に保持される。
【００３８】
このため、エンジンからベルト、プーリ１２を介してロータ７に伝達される駆動力は、アーマチュアプレート１４側へ伝達されず、ロータ７だけが空転する。
【００３９】
電磁コイル８に通電されて電磁力が発生すると、ダンパーゴム２０が軸方向へ変形してアーマチュアプレート１４は４つの吸引極７ａ〜７ｄに吸着される。
【００４０】
そのため、アーマチュアプレート１４の摩擦面１４ｆとロータ７の摩擦面７ｆとのギャップｇがほぼゼロとなり、アーマチュアプレート１４がロータ７と一体的に結合される。
【００４１】
エンジンからベルト、プーリ１２を介してロータ７に伝達されていた駆動力は、まず外側アーマチュアプレート１４Ａへ伝達され、外側アーマチュアプレート１４Ａが回転する。
【００４２】
外側アーマチュアプレート１４Ａの回転に伴って、ダンパーゴム２０を介して外側アーマチュアプレート１４Ａに接続された内側アーマチュアプレート１４Ｂが回転する。
【００４３】
その結果、内側アーマチュアプレート１４Ｂも外側アーマチュアプレート１４Ａと同一方向へ回転し、その回転が冷媒圧縮機に伝達され、冷媒圧縮機が駆動される。
【００４４】
電磁コイル８に通電したとき、図３に２点鎖線で示すように磁束Φが、ステータ８Ａ（図２参照）→ロータ７の内周部材７３→吸引極７ｄ→ギャップｇ→内側アーマチュアプレート１４Ｂ→ギャップｇ→吸引極７ｃ→ロータ７の円板部７２→吸引極７ｂ→ギャップｇ→外側アーマチュアプレート１４Ａ→ギャップｇ→吸引極７ａ→ロータ７の外周部材７１→ステータ８Ａと磁路を流れる。
【００４５】
このとき、半径方向外側の２つの吸引極７ａ，７ｂの面積ａ，ｂが半径方向内側の２つの吸引極７ｃ，７ｄの面積ｃ，ｄより小さいため、半径方向外側の２つの吸引極７ａ，７ｂの磁束密度が半径方向内側の２つの吸引極７ｃ，７ｄより大きくなり、磁界が強くなる。
【００４６】
そのため、外側アーマチュアプレート１４Ａを吸着する半径方向外側の２つの吸引極７ａ，７ｂの接触面圧が高くなり、摩擦トルクが大きくなる。
【００４７】
なお、外側アーマチュアプレート１４Ａが半径方向外側の２つの吸引極７ａ，７ｂ間に配置された摩擦部材１３と接触するため、半径方向外側の２つの吸引極７ａ，７ｂの摩擦トルクが大きくなる。
【００４８】
この電磁クラッチの中心からの距離に対する接触面圧は図６に実線で示すとおり、半径方向外側の２つの吸引極７ａ，７ｂの接触面圧が従来の電磁クラッチの半径方向外側の２つの吸引極１０７ａ，１０７ｂ接触面圧より高くなっている。
【００４９】
この実施形態によれば、半径方向外側の２つの吸引極７ａ，７ｂの面圧が高くなるため、小径化によってロータ７とアーマチュアプレート１４との間の接触面積が小さくなった場合であっても、ロータ７とアーマチュアプレート１４との間に十分な摩擦トルクを発生させることができ、大きな摩擦トルクを必要とするクラッチ起動時においても安定した連結特性を得ることができる。しかも内・外側アーマチュアをそれぞれバネ荷重の異なる弾性材料で支持し、ロータに非磁性体を設けて磁路を分割するという構成（特開平９−２１００９６号公報参照）の電磁クラッチに比べて構成を簡単にすることができる。
【００５０】
また、外側アーマチュアプレート１４Ａはロータ７に吸着されるだけでなく半径方向外側の２つの吸引極７ａ，７ｂ間に配置された摩擦部材１３と接触するため、アーマチュアプレート１４とロータ７との摩擦トルクをより大きくできるとともに、アーマチュアプレート１４がロータ７の摩擦面７ｆに吸着されたときののスリップ音の発生を低減することができる。
【００５１】
なお、上記実施形態では、ロータ７の摩擦面７ｆに設けられた環状溝６に摩擦部材１３を収容したが、環状溝６に摩擦部材１３を収容することなく環状の空間としてもよい。
【００５２】
【発明の効果】
以上に説明したように請求項１又は２記載の発明の電磁クラッチによれば、小径化によってロータとアーマチュアプレートとの間の接触面積が小さくなった場合であっても、半径方向外側の２つの吸引極の接触面圧が高くなり、摩擦トルクが大きくなるため、ロータとアーマチュアプレートとの間に十分な摩擦トルクを発生させて安定した連結特性を得ることができる。しかも簡単な構成で実現できる。
【００５３】
請求項３記載の発明の電磁クラッチによれば、アーマチュアプレートとロータとの摩擦トルクをより大きくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はこの発明の一実施形態に係る電磁クラッチを示す正面図である。
【図２】図２は図１のII−II線に沿う断面図である。
【図３】図３は図２の電磁クラッチの部分拡大図である。
【図４】図４はロータの部分拡大図である。
【図５】図５は従来の電磁クラッチを示す縦断面図である。
【図６】図６は電磁クラッチの中心からの距離と接触面圧との関係を示す図である。
【符号の説明】
２ 回転軸
７ ロータ
７ａ〜７ｄ 吸引極
９ ハブプレート
６ 環状溝
１３ 摩擦部材
１４ アーマチュアプレート
２０ ダンパーゴム（弾性体）
ｇ ギャップ（隙間）

Claims (3)

1. シャフトに固定されるハブプレートと、前記シャフトの軸周りに回転駆動されるロータと、前記ロータのフロント側端面の半径方向へ配置された４つの吸引極と、前記ハブプレートに設けられるとともに、前記ロータのフロント側端面と隙間を介して対向し、通電時に前記吸引極に吸着されるアーマチュアプレートと、通電停止時に前記アーマチュアプレートを元の位置に復帰させる弾性体とを備えている電磁クラッチにおいて、
   前記４つの吸引極のうち、外側の２つの吸引極の面積は同じか、または内側を大きくし、さらに外側の２つの吸引極に対して、内側の２つの吸引極の面積は内側に向かうに従って大きくなるようにし、且つ前記外側の２つの吸引極の面積を前記内側の２つの吸引極の面積より小さくしたことを特徴とする電磁クラッチ。
2. 前記４つの吸引極の面積を半径方向外側から内側へ向かってそれぞれａ，ｂ，ｃ，ｄとしたとき、前記面積ａ，ｂ，ｃ及びｄの間に
   ａ≦ｂ＝ａ＋０．０５ａ
   ａ＋０．１ａ＜ｃ＜ａ＋０．２ａ
   ｃ＜ｄ＜ｃ＋０．３ｃ
   の関係があることを特徴とする請求項１記載の電磁クラッチ。
3. 半径方向外側の２つの前記吸引極間に摩擦部材が配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の電磁クラッチ。

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